改善水泥净浆流动度的措施

谭建春，张林，芦国峰

1 概述

我公司有两条5 000t/d水泥熟料生产线，配套4台HRM3400生料辊磨，2台φ4.8m×72m预分解窑，带TDF分解炉及TC-12108第三代篦冷机，配套25MW纯低温余热发电机组，配备5套“辊压机（1 600mm×1 400mm）+V型选粉机（JVX2500）+球磨机（φ4.2m×13m）”水泥开路粉磨系统，当比表面积为（365±15）m2/kg时，P·O42.5水泥产量为190t/h。

夏季高温时，P·O42.5水泥净浆流动度低且波动较大，对出厂水泥质量造成不良影响。影响P·O42.5水泥净浆流动度的主要原因包括：出窑熟料急冷效果差、水泥配料方案调整不及时、生产工艺系统调整不当、水泥颗粒级配不合理、水泥出库日常管理存在不足等。为有效改善水泥净浆流动度，我公司采取了以下措施，并取得了预期效果。

2 改进措施

2.1 分析熟料岩相，调整生料配料方案

2.1.1 熟料岩相实验及分析

（1）取熟料瞬时样，样品重量6.0kg左右（以足够做小磨试验为准）。保存取样前、取样时、取样后的中央控制室操作画面。若11:00取样，则分别保存9:00、10:00、11:00、12:00、13:00时，窑头、窑尾、废气处理的操作画面。

（2）留存做岩相分析的熟料样。从样品中选取3个大熟料颗粒，不用破碎；另取熟料样进行破碎，筛分出4～7mm的熟料颗粒，称重200～300g作为岩相分析的样品备用，记录取样日期、时间、取样人等；对熟料样进行化学分析、小磨试验、物理分析，包括3d、28d强度分析等；提供入窑生料粉及入窑煤粉的细度、水分、化学分析。

（3）进行熟料岩相分析。熟料岩相照片见图1，由图1可以看出，A矿有明显裂纹，边棱不光洁，已有部分分解和熔蚀现象，并有B矿和fCaO的包裹体，说明熟料急冷效果差，影响熟料净浆流动度。

2.1.2 添加3%煤矸石用于生料配料

由多次试验可知，在生料配料时，用硫含量3%的煤矸石（SO3在0.5%～1.0%）替代粘土（无硫、R2O高），在不影响硫排放的情况下（≤50mg/m3），提高熟料硫碱比，可有效改善熟料净浆流动度。

添加不同比例煤矸石的熟料净浆流动度比较见表1。由表1可知，添加1%煤矸石时，熟料净浆流动度变化不大；添加3%煤矸石时，熟料净浆流动度有所改善，窑尾烟气SO2含量在可控范围内；添加5%煤矸石时，熟料净浆流动度改善明显，但窑尾烟气SO2含量较高且波动较大。另检测添加3%煤矸石后的熟料性能可知，熟料需水量、凝结时间及28d抗压强度变化不大，3d抗压强度提高1MPa。

表1 添加不同比例煤矸石的熟料净浆流动度比较

2.2 针对高温天气，调整P·O42.5水泥配料方案

2.2.1 调整石灰石及粉煤灰等混合材掺加量

在P·O42.5水泥烧失量（≤5.0%）合格的前提下，尽可能地提高非活性混合材石灰石的掺加量（国标要求≤8.0%），减少需水量较大的粉煤灰的掺加量。调整后水泥净浆流动度明显改善，不同烧失量时水泥净浆流动度的变化见表2。

由表2可以看出，生产P·O42.5水泥时，在熟料添加比例相同的前提下，根据不同混合材的性能，通过调整混合材掺加量，可改善水泥净浆流动度。

表2 不同烧失量时水泥净浆流动度的变化

2.2.2 搭配使用改性磷酸石膏与脱硫石膏

不同工业副产石膏对水泥流动度的影响见表3。由表3可知，生产P·O42.5水泥时，在熟料添加比例相同的前提下掺加石膏，100%使用脱硫石膏时，水泥凝结时间偏短，净浆流动度差；100%使用改性磷石膏时，水泥净浆流动度改善明显，但凝结时间过长，影响商品混凝土正常施工；脱硫石膏与改性磷石膏按照1:1比例搭配使用时，水泥净浆流动度与凝结时间均在正常范围内，可满足客户使用需求。检测调整后的水泥强度，3d抗压强度变化不大，28d抗压强度略有提高。

表3 不同工业副产石膏对水泥净浆流动度的影响

2.2.3 降低出磨水泥比表面积

不同细度对水泥流动度的影响见表4。由表4可以看出，在熟料配比相同的前提下，P·O42.5出磨水泥比表面积由（365±15）m2/kg降至（355±15）m2/kg，水泥45μm筛筛余由9%提高至11%，80μm筛筛余由1.0%提高至1.5%，水泥初始净浆流动度由183mm提高至196mm，经时净浆流动度由206mm提高至218mm。检测调整后的水泥强度，3d和28d抗压强度变化不大。适当降低P·O42.5水泥比表面积，提高出磨水泥细度，可改善水泥净浆流动度。使用早强型助磨剂，可弥补因细度变粗后，水泥的早期强度损失。

表4 不同细度对水泥净浆流动度的影响

2.3 优化调整磨机工艺

2.3.1 调整入辊压机物料综合水分

将干粉煤灰改为添加4%的湿粉煤灰（水分约10%），使入辊压机物料综合水分达到0.6%～0.8%，提高辊压机做功效率。

2.3.2 调整辊压机喂料装置，确保“过饱和”喂料

将辊压机喂料装置通过口增至1 500mm×330mm，恢复两侧馈入板，斜插板改成开度可调电动推杆，减小初始带料瞬间对电机和减速机的冲击。根据辊压机运行情况，随时调整斜插板开度，保证“过饱和”喂料。改造后，出辊压机物料＜2mm成品颗粒约占72%，其粒度分布见表5。

2.3.3 在线堆焊修复磨辊，调整氮气囊压力

辊压机辊子离线修复时间长、效率低，采取在线堆焊修复辊面，可保证物料挤压效果。将氮气囊压力调整为实际运行压力的60%，定期检查、清洗加压阀、卸压阀，可维护现场环境，减少扬尘等对液压系统的影响。

2.3.4 调整缓冲仓分料装置，实现中心位置入料

将缓冲仓内分料装置由“圆锥形”改为“平面圆盘形”，入缓冲仓下料溜子加长1m。加长后，下料溜子到分料盘的距离缩短为0.5m，可实现中心位置入料，使配料站新料与V型选粉机回料充分混合，最大程度缓解仓内物料离析。

2.3.5 改进选粉机下料方式，提高选粉效果

将V型选粉机下料溜子改为四通道下料方式，保证物料在V型选粉机内部形成均匀料幕，提高选粉效果，预粉磨系统成品物料比表面积可提高至190m2/kg以上。

2.3.6 袋除尘器收尘灰直接入磨

辊压机系统袋除尘器收尘灰比表面积＞300m2/kg，具备直接入磨条件，因此，选择将收尘灰不经选粉机而直接进入磨头，既保证了选粉机两侧喂料均匀，减小了电流波动，又提高了入库水泥质量的稳定性。

2.3.7 定期清灰，加强密封

定期清理旋风筒进风口积灰，确保下料口翻板阀密封完好，避免窜风和“二次扬尘”，影响气固分离效果。

2.3.8 调整磨机工艺，更换防堵隔仓板和出磨篦板

采用振动筛严格筛检磨内研磨体，淘汰不合格研磨体；更换防堵塞隔仓板和出磨篦板，保证磨内篦缝畅通，达到“料走篦缝，风走通风口”。检修后，磨内风速提高，出磨水泥温度降低，磨内工艺调整前后对比见表6。

表6 磨内工艺调整前后对比

由表6可以看出，磨机工艺系统调整后，磨内风速提高0.23m/s，出磨水泥温度降低6℃，出磨水泥≤3μm颗粒占比降低3.1%，调整效果显著。

2.4 完善水泥出入库日常管理

（1）对两条生产线熟料库库底所有下料点执行器进行检修，确保各下料点能够由中控室控制，自动放料，库底熟料可以实现多点搭配放料。

（2）入水泥磨熟料温度＞120℃时，需搭配备用熟料库陈料使用，以降低入磨熟料温度。

（3）优化中控室操作，减少止料次数，故障摇磨＞10min作停机处理，提高比表面积合格率。

（4）恢复V型选粉机冷风口及磨头选粉机三次风口执行器，补充冷风，降低预粉磨系统温度。

（5）水泥库安装机械倒库设施，对出库水泥进行二次均化的同时，有效降低出厂水泥温度。

（6）水泥库内温度高，遇夏季阴雨天时，库内易出现“结露”现象，需定期开启库顶收尘风机除湿。

（7）适当延长水泥周转时间，降低出厂温度。

3 结语

（1）通过调整生料配料方案，添加3%煤矸石用于生料配料，不仅可以改善熟料净浆流动度，且窑尾SO2含量也在可控范围内，生料配料方案调整后，熟料性能保持稳定。

（2）对P·O42.5水泥配料用原料及控制指标进行调整，包括调整混合材掺加量、细度、缓凝材料的使用量等，在不影响出磨水泥各项性能的基础上，可有效改善水泥净浆流动度。

（3）根据带辊压机预粉磨系统开路磨出磨水泥温度高的特点，对磨机工艺系统进行调整，优化工艺运行状态，降低出磨水泥温度，改善水泥净浆流动度。

（4）通过采取降低入磨熟料温度、优化中控操作、增加机械倒库设施降温均化、开启库顶收尘风机除湿等措施，完善水泥出入库管理，可保证出厂水泥净浆流动度符合混凝土的施工要求。■